I Visão geral do projecto
Hamza Sugar Mills Limited do Paquistão, anteriormente conhecida como Hi-sons Sugar Mills, estabelecida em 1969, foi renomeada para seu nome atual em 1970.000 toneladas de capacidade de trituração por diaA sua principal produção é de açúcar e matérias-primas para álcool.
Vista exterior do moinho de açúcar Hamza
II Breve introdução ao processo de produção de açúcar de cana
A produção de açúcar de cana consiste essencialmente em quatro fases: pré-tratamento, prensagem, clarificação e evaporação, e fermentação do açúcar.A cana de açúcar entra na prensa através de um sistema de transporte, onde é submetido a vários espremimentos para extrair o suco. O suco entra então nos processos de clarificação, evaporação e fervura de açúcar para produzir açúcar branco,enquanto o resíduo prensado é tratado separadamente.
A prensa é um equipamento essencial para a extracção de sumo de cana de açúcar por pressão mecânica.que são accionados por um dispositivo de potênciaO princípio da extracção de sumo por prensagem é quebrar as células da cana de açúcar e liberar o sumo através do espremimento.O processo de prensagem utiliza frequentemente vários estágios e pode incluir um processo de imbibição, que envolve a imersão da bagaça prensada em água quente ou suco diluído para extrair ainda mais o açúcar residual.
¢ Gráfico de fluxo do processo de produção de impressão ¢
III Razões para a modificação do equipamento
A taxa de extracção da prensa é um factor crucial que afecta a absorção de açúcar; por cada aumento de 1% da taxa de extracção, a taxa total de recuperação pode melhorar de 0,88% para 0,92%.Os principais factores que afectam a taxa de extracção incluem::
Reabsorção durante a expansão da fibra:
Após a prensagem, as fibras da cana-de-açúcar se expandem ao sair da prensa, absorvendo parte do suco extraído e causando perda de açúcar.
Grau de esmagamento e morfologia do material da cana:
- Não.Um bom grau de trituração é um pré-requisito para uma prensagem eficiente, promovendo a extracção de suco e a filtragem.
Teor de humidade do bagaço:
A redução do teor de umidade da bagaça garante uma maior taxa de extracção.
Uniformidade da espessura da camada de cana:
A espessura desigual da camada de cana pode conduzir a uma prensagem incompleta ou a um elevado teor de umidade da bagaça, afetando a taxa de extração.
Desgaste dos rolos de prensa:
O desgaste dos rolos de prensa nos últimos estágios da época de trituração aumenta o espaço entre eles, reduzindo a taxa de extracção.
Escena original da operação da turbina de vapor
A prensa original, movida por uma turbina a vapor de pressão inversa ineficiente e poluente (sem condensador, levando a altas temperaturas de escape), também não tinha velocidade ajustável.Isto resultou em espessura de camada de cana subóptima cerca de 10% do tempo, reduzindo a taxa média de extracção para menos de 95,4%, causando perdas de açúcar e redução da produção.O utilizador pediu uma modificação para a regulação da velocidade de prensagem para melhorar a extracção (teoricamente em > 0.2%) e poupar energia através da redução da velocidade em caso de espessura insuficiente da camada de cana.
IV Plano de modificação
De acordo com as necessidades do local, o plano de modificação adopta um inversor de alta tensão + motor para substituir a prensa original movida por turbina a vapor.como dispositivo de arranque do motor, oferece as seguintes vantagens principais:
Iniciação suave, protegendo o motor e a rede eléctrica: reduz o impacto do arranque directo na rede eléctrica,evita o sobreaquecimento do enrolamento do motor e o envelhecimento do isolamento causado por corrente de arranque instantânea elevada, e prolonga a vida útil do motor.
Operação simples e manutenção fácil.
Regulação conveniente da velocidade para satisfazer os requisitos do processo de impressão.
- Não.
IV.I Condições do equipamento no local
Cada linha de produção é equipada com 5 prensas. A primeira imprensa usa um inversor de alta tensão um para um que impulsiona um motor de alta tensão.Este motor é um motor assíncrono trifásico de frequência variável fabricado pela Shanxi Electric Machinery ManufacturingA primeira pressão tem uma carga mais pesada, pelo que o motor e o inversor têm uma potência mais elevada, enquanto as restantes pressões têm cargas mais leves e, consequentemente, uma potência de equipamento menor.
Quadro 1 Parâmetros básicos da primeira prensa
Parâmetros dos motores assíncronos trifásicos de alta tensão de frequência variável
Modelo
Y3RKK6301-4
Potência
2000 kW
Fator de potência
0.88
Voltagem nominal
11000V
Velocidade
1490 r/min
Sistema de trabalho
S1
Corrente nominal
133.6 A
Nível de protecção
IP55
Classe de isolamento
F
Frequência nominal
50/60 Hz
Método de ligação
Y
Método de arrefecimento IC
666
Fabricante
Shanxi Motor Manufacturing Co., LTD
Parâmetros básicos do conversor de frequência de alta tensão
Modelo
JD-BP38-2400FBIM
Voltagem nominal
11000V
Corrente nominal
172.8 A
Frequência nominal
50/60 Hz
Potência nominal
2400
Quadro 2: Parâmetros básicos da segunda à quinta prensas
Parâmetros dos motores assíncronos trifásicos de alta tensão de frequência variável
Modelo
YSPKK5603-4
Potência
1250 kW
Fator de potência
0.914
Voltagem nominal
11000V
Velocidade
1500 r/min
Sistema de trabalho
S1
Corrente nominal
93.8 A
Nível de protecção
IP55
Classe de isolamento
F
Frequência nominal
50/60 Hz
Método de ligação
Y
Método de arrefecimento IC
666
Fabricante
Shanxi Motor Manufacturing Co., LTD
Parâmetros básicos do conversor de frequência de alta tensão
Modelo
JD-BP38-1400FBIM
Voltagem nominal
11000V
Corrente nominal
101A
Frequência nominal
50/60 Hz
Potência nominal
2400
As principais vantagens da utilização de um motor de frequência variável incluem:
Alta qualidade de equilíbrio e capacidade de alta velocidade:
Nível de vibração R, alta precisão de usinagem de peças mecânicas, equipadas com rolamentos especiais de alta precisão.
Sistema de refrigeração eficiente e fiável:
- Não.Utiliza ventiladores de fluxo axial importados para ventilação forçada e dissipação de calor, garantindo um resfriamento eficaz do motor a várias velocidades para uma operação estável a longo prazo.
Uma gama de regulação de velocidade mais ampla e uma qualidade de projeto mais elevada:
- Não.Design especial de campo magnético suprime campos magnéticos harmônicos de alta ordem, satisfazendo os requisitos de alta frequência, poupança de energia e baixo ruído,com características de regulação do binário constante de grande alcance e da potência de velocidade, regulação de velocidade estável, e sem pulsação de binário.
IV.II Modificação no local do circuito principal
Diagrama simplificado do processo de prensagem
De acordo com as necessidades do local, cada linha de produção é equipada com 5 conjuntos de prensas.
Cabine de desvio:Serve como dispositivo de arranque de frequência de energia em espera.
Armário de transformadores.
Armário da unidade de energia.
Cabine de controlo:O painel é equipado com botões de comutação local/remota, botões de parada de emergência e luzes indicadoras de funcionamento de frequência de potência/frequência variável.
Esta modificação adota o inversor de alta tensão da série JD-BP38 fabricado pela FGI Electronic Technology Co., Ltd.A frequência de funcionamento do sistema de regulação de velocidade de frequência variável é definida através de um console de comando remoto, permitindo ao pessoal da sala de controlo elétrico controlar o estado do sistema e ajustar a velocidade da prensa de acordo com as necessidades de produção,Melhorando assim a eficiência da produção.
Diagrama do circuito principal de modificação no local
O circuito principal é equipado com interruptores de faca K1, K2 e K3. Durante a operação de frequência variável, K1 e K2 estão fechados e K3 está aberto; durante a operação de frequência de potência, K1 e K2 estão abertos,e o K3 está fechadoEstes três interruptores de faca têm estrita relação de bloqueio mecânico e elétrico para evitar a ligação simultânea de fontes de alimentação de frequência de energia e de frequência variável,assegurar o funcionamento seguro do sistema.
IV.III Sistema de controlo
Diagrama do sistema de controlo
Para efeitos de exportação, o inversor FGI adota um desenho totalmente em inglês, incluindo a interface e as definições dos parâmetros, tornando-o fácil de compreender pelos utilizadores.O seu sistema de controlo consiste principalmente nas seguintes partes::
Controlador:A unidade de controlo do núcleo, incluindo:
Placa de fibra óptica: Transmite sinais de dados bidirecionalmente entre a fibra óptica e a unidade de energia. Cada placa controla as unidades de uma fase, enviando sinais PWM e modos de operação,e receber códigos de falha.
Tabela de controlo principal: Adota um microcomputador DSP de chip único de alta velocidade para completar o controlo do motor, gerar comandos de tensão PWM de três fases,e parâmetros de estado de troca e parâmetros de configuração com a interface homem-máquina através da interface RS232.
A placa de sinalização.
A placa de energia.
Interface homem-máquina (HMI):Fornece uma interface de operação totalmente em inglês e fácil de usar, responsável pelo processamento de informações e comunicação externa, e pode implementar controle em rede com monitoramento superior opcional.Ele coleta dados através da placa de controle principal e placa PLC, calcula e exibe parâmetros de funcionamento como corrente, tensão, potência e frequência, e tem funções de registro, sobrecarga e proteção contra alarmes de sobrecorrência.É ligado à placa de controlo principal via RS232 e à placa PLC via RS485 para monitorização em tempo real do estado do sistema.
- Não.
Interface principal do sistema de controlo de frequência variável FGI
- Não.Interface de configuração de parâmetros- Não.
Placa de comando:Processar os sinais internos de comutação do inversor e sinais de operação e sinais de estado no local, aumentando a flexibilidade da aplicação.Possui capacidade para 4 entradas analógicas (processamento de sinais analógicos como fluxo e pressão do campo ou sinais de regulação) e 2 saídas analógicas (saída de sinais de regulação de frequência).
Computador host:Comunica com a placa PLC através da interface RS485, facilitando a operação do inversor pelo utilizador e a monitorização em tempo real dos seus parâmetros de funcionamento.Pode ser ligado a uma impressora para gravar dadosOs operadores podem realizar várias operações na sala de monitoramento sem precisar entrar na sala de controle elétrico de alta tensão, melhorando a conveniência e a segurança, reduzindo a intensidade do trabalho,e melhorar a eficiência do trabalho.
IV.IV Modos de controlo
O inversor FGI suporta três modos de controlo:
Controle local:Funcionamento do arranque/paragem do motor e de todas as funções através da interface do inversor.
Controle remoto:Recepção dos sinais de controlo do interruptor no local através da placa de comando integrada.
Controle superior:Recepção de sinais de controlo do sistema superior através da interface RS485 e do protocolo de comunicação Modbus.
Esta modificação utiliza o controle superior, com operadores ajustando a frequência e monitorando os parâmetros de execução no computador anfitrião.
- Não.Caixa de controlo no local- Não.
IV.V Modificação de pressão de frequência variável no local
Este sistema é constituído por um interruptor de alta tensão e um inversor de alta tensão, sendo cada linha equipada com 5 conjuntos de inversores de alta tensão e interruptores de alta tensão.
- Não.Diagrama do ecrã de operação
IV.VI Características técnicas do inversor de alta tensão da série JD-BP38 da FGI
O inversor de alta tensão da série JD-BP38 da FGI é um inversor de fonte de alta tensão de alto desempenho com controlo DSP de alta velocidade, controlo de vetor sem sensor de velocidade,e tecnologia multi-nível da série de unidades de potênciaOferece excelente qualidade de potência e proteção do motor e foi reconhecido como um produto de marca famosa da China. Suas características específicas incluem:
Controle DSP de alta velocidade:Rapidez de cálculo mais rápida e controlo mais preciso.
Iniciação do voo:Capacidade de reconhecer a velocidade do motor e de arrancar directamente.
Reinicialização em rotação:Função automática após recuperação rápida após falha de energia.
Equalização automática da tensão da linha:Assegura uma tensão de saída equilibrada durante falhas da unidade.
Detecção da tensão da unidade de CC:Otimiza o controlo da tensão, reduz os harmônicos e melhora a precisão.
Condensadores eletrolíticos de longa duração:Utilizando tecnologia patenteada, a vida útil é aumentada em 1 vez.
Estrutura de arrefecimento de elevada fiabilidade:Baixa tensão IGBT e ampla gama de sobrevoltagem.
Proteção contra curto-circuito súbito de fase a fase:Proteção imediata dos equipamentos durante curto-circuitos.
Função de limitação da corrente:Previne a protecção contra sobrecorrência e reduz o tempo de inatividade.
Reinicialização automática de falha:Recuperação automática após sobrecorrente devido a alterações repentinas de carga.
V Efeitos após a modificação
A modificação da prensa foi bem recebida pelos usuários devido à operação e manutenção simplificadas e a um ambiente de trabalho melhorado com redução de trabalho e emissões de vapor.
Após modificação e colocação em serviço, o sistema oferece as seguintes vantagens:
Iniciação suave:Tempo e modo de arranque ajustáveis com base nas condições no local.
Fator de potência elevado:Atinge 0,95 ou superior, eliminando a necessidade de compensação adicional.
Não há poluição harmónica:Reduz eficazmente o aquecimento do motor.
Pulsação de torque baixo:Minimiza a ressonância mecânica e o desgaste dos mecanismos de transmissão.
Forma de onda de saída perfeita:Taxa de distorção inferior a 4%.
Redução da interferência e do tempo de inatividade:Reduz as paralisações causadas pela espessura excessiva da camada de cana.
Melhoria da taxa de extracção:A expectativa é de um aumento superior a 0,2%, estimado de forma conservadora em 0,1%, com potencial para aumentar as receitas anuais em 119 000 yuans.
Economia energética significativa:Reduzido o consumo de energia por tonelada de cana de 33,02 kWh para 31,22 kWh, resultando em uma economia anual de 342.000 yuans.
Redução dos custos de manutenção:Redução do tempo de inatividade e despesas de manutenção.
VI Conclusão
Esta modificação do motor de frequência variável não só economizou energia, mas também melhorou a automação do sistema, reduziu o desgaste do equipamento, permitiu o controle de velocidade baseado na demanda,diminuiu a intensidade de trabalho dos trabalhadoresA FGI continuará a prosseguir o crescimento e a inovação na indústria dos motores de frequência variável, a considerar proativamente as necessidades dos utilizadores,e contribuir para a modernização e transformação dos equipamentos elétricos industriais no Paquistão.
Base de produção: norte da secção média da estrada Jincheng, zona de desenvolvimento económico, condado de Wenshang
Centro de I&D: n.o 21, Gongye North Road, Baoshan Sub-distrito, distrito de Licheng, cidade de Jinan
Email: overseas@fengguang.com
Página web:www.fengguang.com.